Effect of Grain Pre-Planting Inoculation With Biofertilizers on Morphological Traits and Quantitative Yield of Rice Varieties

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Professor, Department of Soil and Water Research, Rice Research Institute of Iran (RRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran

2 Expert, Department of Soil and Water Research, Rice Research Institute of Iran (RRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran

3 Expert, Department of Plant Protection Research, Rice Research Institute of Iran (RRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran

Abstract

In recent years, the importance of producing healthy crops has led to special attention to production methods and applied inputs used. For the purpose, a two-year factorial experiment was conducted a randomized complete block design with three replications at the research site of Rice Research Institute, Rasht, during 2019-2020 to reduce the problems caused by chemical fertilizers and replacing them with biological resources. Experimental factors including eight levels of inoculation: control (without fertilization), Pseudomonas, Azospirillium, Azotobacter, Azospirillium and Pseudomonas, Azotobacter and Pseudomonas, Azotobacter and Azospirillium, Azotobacter, Pseudomonas and Azospirillium, and Hashemi and Gilaneh rice varieties were considered. The results showed that the effect of inoculation and variety on yield components and yield of rice varieties was significant at 5% and 1% probability levels, so that the highest plant height (119.6 cm), number of tillers (12.3), number of panicles per square meter (165.1), number of filled grain (126.3) and minimum number of unfilled grain (7) from the combined treatment of Azotobacter and Azospirillium and Pseudomonas were obtained. Also, application of combined treatment of Azotobacter and Pseudomonas and Azospirillium increased 79.3% and 30.6% of paddy yield and biomass of Hashemi variety and increased 90.2% and 55.9% of paddy yield and biomass of Gilaneh variety compared to the control treatment. According to the results, the application of Azotobacter, Azospirillium and Pseudomonas treatment is recommended due to maintaining and improving some chemical properties of paddy soil and compensating for 47.4% and 56.7% yield of Hashemi and Gilaneh rice varieties compared to chemical fertilizer treatment.

Keywords

Main Subjects

References

ابراهیمی، ح.، دانشیان، ج.، امیری، ا. و آذرپور، ا. 1390. تأثیر کود نیتروژن و باکتری آزوسپیریلیوم بر برخی از شاخص‌های رشد ارقام برنج. مجله علوم زیستی واحد لاهیجان، 5 (3): 13-1.
اسدی‌رحمانی، ه.، خاوازی، ک.، اصغرزاده، ا.، رجالی، ف. و افشاری، م. 1391. کودهای زیستی در ایران: فرصت‌ها و چالش‌ها. مجله پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب)، 26 (1): 87-77.
اصغری، ج.، احتشامی، م. ر.، رجبی‌درویشان، ز. و خاوازی، ک. 1392. مقایسه محلول‌پاشی با تلقیح ریشه‌ای باکتری‌های محرک رشد و متابولیت‌های آن‌ها بر ویژگی‌های مرفوفیزیولوژیکی، صفات کیفی و عملکرد برنج رقم هاشمی. مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، 2 (4): 25-40.
امین‌پناه، ه و عباسیان، ا. 1395. اثر تناوب زراعی، تلقیح با ازتوباکترکروکوکوم و مقدار نیتروژن بر عملکرد برنج. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی، 9 (3): 230-211.
امین‌دلدار، ز.، احتشامی، س. م. ر.، عباس شهدی‌کومله، ع. و خاوازی، ک. 1393. اثر باکتری‌های جنس سودوموناس بر خواص شیمیایی- زیستی خاک، عملکرد و اجزای عملکرد دو رقم برنج. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، 4 (11): 159-149.
بنی‌هاشم، ف. 1395. بررسی مصرف کودهای بیولوژیکی سودوموناسه محرک رشد در برنج گامی در راستای افزایش محصول و حفظ محیط‌زیست. دومین کنفرانس ملی زیست‌شناسی و علوم زیست‌محیطی، دانشگاه جامع علمی کاربردی، گرگان، گلستان.
بهروز، ا.، علمائی، م.، موحدی‌نائینی، س. ع. و قربانی‌نصرآبادی، ر. 1395. ارزیابی صفات محرک رشدی برخی از جدایه‌های باکتری ازتوباکتر بومی خاک‌های استان گلستان. نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار، 6 (1): 246-233.
جهانی، م.، نعمت‌زاده، ق. و محمدی‌نژای، ق. 1395. ارزیابی تنوع ژنتیکی با استفاده از ویژگی‌های زراعی در ارقام مختلف برنج. نشریه تولید گیاهان زراعی، 9 (19): 198-181.  
جوادی، م و امین‌پناه، ه. 1395. اثرات مصرف باکتری آزوسپریلیوم لیپوفروم (Azospirillum lipoferum)، محصول قبلی و مقدار مصرف نیتروژن بر رشد و عملکرد برنج (Oryza sativa L.) در تنکابن. نشریه اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، 38 (2): 311-326.
خلج، ح.، حسن‌آبادی، ط. و دلفانی، م. 1398. اثر تلقیح دوگانه میکروارگانیسم‌ها با بذر بر غلظت تنظیم‌کننده‌های رشد گیاه و عملکرد دانه جو تحت سطوح مختلف نیتروژن. مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، 8(33): 385-373.
خیری، ن.، موسوی، ا. ع.، حسین‌نژاد، ح. و یدالهی، پ. 1395. مطالعه ویژگی‌های مرفولوژیک، اجزای عملکرد و عملکرد کمی و کیفی توده‌های بومی و اصلاح شده برنج (.Oryza sativa L). مجله اکوفیزیولوژی گیاهی، 8 (27): 225-216.
شهدی‌کومله، ع. 1399 (الف). اثر کاربرد باکتری‌های محرک رشد گیاه بر خصوصیات شیمیایی خاک در سیستم کشت شبدر- برنج. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 9 (4): 100-89.
شهدی‌کومله، ع. 1399 (ب). اثر باکتری‌هایRhizobium trifolii ، Pseudomonas fluorescens و Azotobacter chroococcum بر رشد و عملکرد شبدر لاکی و برنج در تناوب زراعی برنج- شبدر. نشریه تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، 10 (4): 31-17.
شهدی‌کومله، ع. 1398. مروری بر کاربرد کودهای آلی رایج در کشت و تولید برنج سالم و ارگانیک. مجله مدیریت اراضی، 7 (2): 164-143.
قاسمی‌گوابر، م.، شکوری، م. ج.، دانشیان، ج و اخگری، ح. 1391. بررسی نقش تلفیقی باکتری‌های اکولوژیک بر خصوصیات فیزیولوژیک و مرفولوژیک برنج رقم هاشمی. دوفصلنامه علوم به‌زراعی گیاهی، 2 (2): 36-31.
محمدی، م.، پیردشتی، ه.، آقاجانی‌مازندرانی، ق. و موسوی‌طغانی، س. ی. 1392. ارزیابی تأثیر پرورش تعداد متفاوت اردک در شالیزار بر میزان عملکرد ارقام برنج منطبق با زراعت ارگانیک. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، 23 (1-4): 185-169.
مصلحی، ن.، نیک‌نژاد، ی.، فلاح‌آملی، ه. و خیری، ن. 1395. اثر کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی، آلی و زیستی بر برخی صفات مرفوفیزیولوژیکی برنج (.Oryza sativa L) رقم طارم هاشمی. فصلنامه فیزیولوژی گیاهان زراعی، 8 (30): 103-87.
مهدوی، ف.، اسماعیلی، م. ع.، فلاح، ا. و پیردشتی، ه. 1384. مطالعه خصوصیات مرفولوژیک، شاخص‌های فیزیولوژیک، عملکرد و اجزای عملکرد دانه در ارقام بومی و اصلاح شده برنج (.Oryza sativa L). مجله علوم زراعی ایران، 7 (4): 297-280.
نعیمی، ا.، نجفلو، پ. و سبحانی، س. م. ج. 1394. نقش آموزش، ترویج و اطلاع‌رسانی در توسعه فناوری زیستی از دیدگاه متخصصان. فصلنامه پژوهش مدیریت آموزش کشاورزی، 7 (33): 110-97.
نیک‌نژاد، ی.، دانشیان، ج.، شیرانی‌راد، ا. ح.، پیردشتی، ه. و ارزانش، م. ح. 1395. ارزیابی کارآیی باکتری‌های افزاینده رشد گیاه بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج در شرایط کم‌آبی و مقادیر کاهش‌یافته نیتروژن. نشریه زراعت (پژوهش و سازندگی)، 112: 19-9.
ولدآبادی، س. ع.، بشرخواه، م.، دانشیان، ج. و عرفانی، ع. 1388. اثر تاریخ‌های مختلف بذرپاشی بر رشد و عملکرد ارقام برنج در کشت مستقیم. مجله علوم کشاورزی، 3 (11): 14-1.
Addo, E. S., Tokiwa, C., Bonney, P., Aboagye, D. A., Yeboah, A., Abebrese, S. O. and Yasuda, M. 2021. Biofertilizer activity of Azospirillum sp. B510 on the rice productivity in Ghana. Microorganisms, 9 (9): 2000.
Basu, A., Prasad, P., Das, S. N., Kalam, S., Sayyed, R. Z., Reddy, M. S. and El Enshasy, H. 2021. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) as green bioinoculants: recent developments, constraints, and prospects. Sustainability, 13 (3): 1140.
Banerjee, M. R., Yesmin, L. and Vessey, J. K. 2006. Plant growth-promoting rhizobacteria as biofertilizers and biopesticide. In: Rai MK (ed) Handbook of microbial biofertilizers. Food Products Press, NewYork, pp 137-181
Brasil, M. D. S., Souza, M. S. T. D., Guimaraes, S. L., Koswoski Junior, S. L. and Batistela, M. W. A. 2021. Initial development of upland rice plants inoculated with the MAY12 strain of Azospirillum spp. Ciencia Rural, 51.
Cavite, H. J. M., Mactal, A. G., Evangelista, E. V. and Cruz, J. A. 2021. Growth and yield response of upland rice to application of plant growth-promoting rhizobacteria. Journal of Plant Growth Regulation, 40 (2): 494-508.
de Salamone, I. E. G., Funes, J. M., Di Salvo, L. P., Escobar-Ortega, J. S., D’Auria, F., Ferrando, L. and Fernandez-Scavino, A. 2012. Inoculation of paddy rice with Azospirillum brasilense and Pseudomonas fluorescens: impact of plant genotypes on rhizosphere microbial communities and field crop production. Applied Soil Ecology, 61 (10): 196-204.
dos Santos, F. L., da Silva, F. B., de Sa, E. L. S., Vian, A. L., Muniz, A. W. and dos Santos, R. N. 2019. Inoculation and co-inoculation of growth promoting rhizobacteria in irrigated rice plants. Revista Brasileira de Ciencias Agrarias, 14 (3): 1-5.
Gao, S. and Chu, C. 2020. Gibberellin metabolism and signaling: targets for improving agronomic performance of crops. Plant and Cell Physiology, 61 (11): 1902-1911.
Ghadimi, M., Sirousmehr, A., Ansari, M. H. and Ghanbari, A. 2021. Organic soil amendments using vermicomposts under inoculation of N2-fixing bacteria for sustainable rice production. Peer Journal, 9: e10833.
Grover, M., Bodhankar, S., Sharma, A., Sharma, P., Singh, J. and Nain, L. 2020. PGPR mediated alterations in root traits: way towards sustainable crop production. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4: 287.
Goswami, D., Thakker, J. N. and Dhandhukia, P. C. 2016. Portraying mechanics of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): A review. Cogent Food and Agriculture, 2(1).
Ha-Tran, D. M., Nguyen, T. T. M., Hung, S. H., Huang, E. and Huang, C. C. 2021. Roles of plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) in stimulating salinity stress defense in plants: A Review. International Journal of Molecular Sciences, 22 (6): 3154.
IRRI, 2013. Standard Evaluation System (SES) for Rice. International Rice Research Institue, Manila, Philippines.
Kanjanasopa, D., Aiedhet, W., Thitithanakul, S. and Paungfoo-Lonhienne, C. 2021. Plant Growth Promoting Rhizobacteria as Biological Control Agent in Rice. Agricultural Sciences, 12 (01): 1.
Keswani, C., Singh, S. P., Cueto, L., Garcia-Estrada, C., Mezaache-Aichour, S., Glare, T. R. and Sansinenea, E. 2020. Auxins of microbial origin and their use in agriculture. Applied Microbiology and Biotechnology, 1-17.
Kumar, V. K., Raju, S. K., Reddy, M. S., Kloepper, J. W., Lawrence, K. S., Groth, D. E., Miller, M. E., Sudini, H. and Binghai, D. 2009. Evaluation of commercially available PGPR for control of rice sheath blight caused by Rhizoctonia solani. Journal of Pure and Applied Microbiology, 3 (2): 485- 488.
Liu, Y., Zhu, X., He, X., Li, C., Chang, T., Chang, S. and Zhang, Y. 2020. Scheduling of nitrogen fertilizer topdressing during panicle differentiation to improve grain yield of rice with a long growth duration. Scientific Reports, 10 (1): 1-10.
Lukas, S., Andreas, G., Mathias, M., Adrian, M., Thomas, B., Paul, M. and Natarajam, M. 2018. Improving crop yield and nutrient use efficiency via biofertilization-a global meta-analysis. Frontiers in Plant Science, 8: 2204.
Luo, L., Zhang, Y. and Xu, G. 2020. How does nitrogen shape plant architecture? Journal of experimental botany, 71 (15): 4415-4427.
Mahmood, A., Turgay, O. C., Farooq, M. and Hayat, R. 2016. Seed biopriming with plant growth promoting rhizobacteria: a review. FEMS microbiology ecology, 92 (8): fiw112.
Mouhamad, R. S. and M. Alabboud. 2020. Plant growth-promoting bacteria as a natural resource for sustainable rice production under the soil salinity, wastewater, and heavy metal stress. In Plant Stress Physiology. IntechOpen. pp 375-384.
Murtaza, H., Asghari, B., Hassan, S. G., Javed, I., Umer, A. and Khan, K. A. 2014. Enhancement of rice growth and production of growth-promoting phytohormones by inoculation with Rhizobium and other Rhizobacteria. World Applied Sciences Journal, 31 (10): 1734-1743.
Ngalimat, M. S., Mohd Hata, E., Zulperi, D., Ismail, S. I., Ismail, M. R., Mohd Zainudin, N. A. I. and Yusof, M. T. 2021. Plant growth-promoting bacteria as an emerging tool to manage bacterial rice pathogens. Microorganisms, 9(4): 682.
Nosheen, S., Ajmal, I. and Y. Song. 2021. Microbes as biofertilizers, a potential approach for sustainable crop production. Sustainability, 13(4): 1868.
Olenska, E., Małek, W., Wojcik, M., Swiecicka, I., Thijs, S. and Vangronsveld, J. 2020. Beneficial features of plant growth-promoting rhizobacteria for improving plant growth and health in challenging conditions: A methodical review. Science of the Total Environment, 140682.
Panahi, A., Aminpanah, H. and Sharifi, P. 2015. Effect of nitrogen, bio- fertilizer, and silicon application on yield and yield components of rice (Oryza sativa L.). Philippine Journal of Crop Science, 40 (1): 76-81.
Purwanto, P., Agustono, T., Widjonarko, B. R. and Widiatmoko, T. 2019. Indol Acetic Acid Production of Indigenous Plant Growth Promotion Rhizobacteria from paddy soil. Planta Tropika: Jurnal Agrosains (Journal of Agro Science), 7 (1): 1-7.
Raja, P., Uma, S., Gopal, H. and Govindarajan, K. 2006. Impact of bio inoculants consortium on rice root exudates, biological nitrogen fixation and plant growth. Journal of Biological Sciences, 6 (5): 815-823.
Rajasekaran, S., Sundaramoorthy, P. and Sankar Ganesh, K. 2015. Effect of FYM, N, P fertilizers and biofertilizers on germination and growth of paddy (Oryza sativa L.). International Letters of Natural Sciences, 35: 59-65.
Sharma, A., Shankhdhar, D., Sharma, A. and Shankhdhar, S. C. 2014. Growth promotion of the rice genotypes by PGPRs isolated from rice rhizosphere. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 14 (2): 505- 517.
Singh, D. P., Singh, V., Gupta, V. K., Shukla, R., Prabha, R., Sarma, B. K. and Patel, J. S. 2020. Microbial inoculation in rice regulates antioxidative reactions and defense related genes to mitigate drought stress. Scientific reports, 10 (1): 1-17.
Sumbul, A., Ansari, R. A., Rizvi, R. and Mahmood, I. 2020. Azotobacter: A potential bio-fertilizer for soil and plant health management. Saudi Journal of Biological Sciences, 27 (12): 3634.
Syam’un, E., Musa, Y., Sadimantara, G. R., Leomo, S., Sutariati, G. A. K., Yusuf, D. N. and Rakian, T. C. 2020. Effect dual inoculation of Azotobacter and Azospirillum on the productive trait upland red rice cultivar. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing, 575 (1): 012093.
Tan, K. Z., Othman, R., Halimi, M. S. and Abdullah, M. Z. 2017. Growth and yield responses of rice cv. MR219 to rhizobial and plant growth-promoting rhizobacterial inoculations under different Fertilizer-N rates. Bangladesh Journal of Botany, 46 (1): 481-488.
Xiao, A. W., Li, Z., Li, W. C. and Ye, Z. H. 2020. The effect of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on arsenic accumulation and the growth of rice plants (Oryza sativa L.). Chemosphere, 242(3): 125136.
Zhang, J. H., Huang, J., Hussain, S., Zhu, L. F., Cao, X. C., Zhu, C. Q. and Zhang, H. 2021. Increased ammonification, nitrogenase, soil respiration and microbial biomass N in the rhizosphere of rice plants inoculated with rhizobacteria. Journal of Integrative Agriculture, 20 (10): 2781-2796.
Zhao, H., Mo, Z., Lin, Q., Pan, S., Duan, M., Tian, H. and Tang, X. 2020. Relationships between grain yield and agronomic traits of rice in southern China. Chilean journal of agricultural research, 80 (1): 72-79.
Volume 14, Issue 1
September 2022
Pages 63-77

Files

Share

How to cite

Statistics